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La glucógeno sintasa es una enzima implicada en la conversión de glucosa en glucógeno. Se necesita polímeros cortos de la glucosa y los convierte en polímeros largos.

Es una enzima glicosiltransferasa que cataliza la reacción de UDP-glucosa y n para producir UDP y n 1.

En otras palabras, esta enzima convierte el exceso de residuos de glucosa uno por uno en una cadena polimérica para el almacenamiento en forma de glucógeno. Su presencia en el torrente sanguíneo es más alto en los 30 a 60 minutos después del ejercicio intenso. Es una enzima clave en la glucogénesis.

Estructura

Muchas investigaciones se han hecho sobre la degradación de glucógeno mediante el estudio de la estructura y función de la glucógeno fosforilasa, la enzima clave de la regulación de la degradación de glucógeno. Por otro lado, se sabe mucho menos acerca de la estructura de la glucógeno sintasa, la enzima clave de la regulación de la síntesis de glucógeno. La estructura cristalina de la glucógeno sintasa de Agrobacterium tumefaciens, sin embargo, se ha determinado en el 2,3 Una resolución. En su forma asimétrica, la sintasa de glicógeno se encuentra como un dímero, cuyos monómeros están compuestas de dos dominios Rossmann-plegado. Esta propiedad estructural, entre otros, se comparte con enzimas relacionadas, tales como la glucógeno fosforilasa y otras glicosiltransferasas de la superfamilia de GT-B.

La glucógeno sintasa se puede clasificar en dos familias generales de proteínas. La primera familia, que es a partir de mamíferos y levaduras, es de aproximadamente 80 kDa, utiliza UDP-glucosa como un donante de azúcar, y está regulada por la fosforilación y unión a ligando. La segunda familia, que es a partir de bacterias y plantas, es de aproximadamente 50 kDa, utiliza ADP-glucosa como un donante de azúcar, y no está regulada.

Mecanismo

Aunque los mecanismos catalíticos utilizados por la glucógeno sintasa no son bien conocidos. Similitudes estructurales a la glucógeno fosforilasa en el sitio de unión catalítica y el sustrato sugieren que el mecanismo para la síntesis es similar en la glucógeno sintasa y de la glucógeno fosforilasa.

Función

En un estudio reciente de ratones transgénicos, una sobreexpresión de la sintasa de glucógeno y una sobreexpresión de la fosfatasa tanto resultó en niveles de exceso de almacenamiento de glicógeno. Esto sugiere que la glucógeno sintasa desempeña un papel biológico importante en la regulación de los niveles de glucógeno/glucosa y se activa por desfosforilación.

Las isoenzimas

En los seres humanos, hay dos isoenzimas parálogos de la glucógeno sintasa:

La expresión de la enzima del hígado está restringida al hígado, mientras que la enzima muscular se expresa ampliamente. Glucógeno de hígado sirve como una agrupación de almacenamiento para mantener el nivel de glucosa en sangre durante el ayuno, mientras que el músculo de glucógeno cuentas de síntesis para la eliminación de hasta el 90% de glucosa ingerida. El papel de glucógeno muscular es como una reserva para proporcionar energía durante estallidos de actividad.

Regulación

La reacción es altamente regulado por efectores alostéricos tales como la glucosa-6-fosfato, por reacciones de fosforilación, e indirectamente provocada por la hormona insulina, que es secretada por el páncreas. La fosforilación de la glucógeno sintasa disminuye su actividad. La enzima también escinde el enlace éster entre la posición C1 de la glucosa y el pirofosfato de sí mismo UDP.

El control de la glucógeno sintasa es un paso clave en la regulación del metabolismo del glucógeno y de almacenamiento de la glucosa. La glucógeno sintasa está regulada directamente por la glucógeno sintasa quinasa 3, AMPK y la proteína quinasa A. Cada una de estas proteínas quinasas llevar a fosforilada y catalíticamente inactiva la glucógeno sintetasa. Los sitios de fosforilación de la glucógeno sintasa se resumen a continuación.

Para las enzimas en la familia GT3, estas quinasas reguladoras inactivar la glucógeno sintasa por fosforilación de que en el extremo N-terminal del residuo 25 y la C-terminal del residuo 120a. La glucógeno sintasa también está regulada por la proteína fosfatasa 1, que activa la glucógeno sintasa mediante desfosforilación. PP1 está dirigido a la glucógeno pellet por cuatro subunidades de focalización, GM, GL, PTG y R6. Estas enzimas reguladoras están regulados por la insulina y el glucagón vías de señalización.

Patología

Las mutaciones en el gen GYS1 están asociados con la enfermedad de almacenamiento de glucógeno tipo 0. En los seres humanos, los defectos en el control estricto de la captación y utilización de glucosa también se asocian con la diabetes y la hiperglucemia. Los pacientes con diabetes tipo 2 normalmente presentan niveles bajos de almacenamiento de glucógeno debido a deficiencias en la insulina estimula la síntesis de glucógeno y la supresión de la glucogenolisis. La insulina estimula la glucógeno sintasa mediante la inhibición de quinasas sintasa de glucógeno y/o la activación de proteína fosfatasa 1 entre otros mecanismos.

Los organismos modelo

Los organismos modelo se han utilizado en el estudio de la función GYS2. Una línea de ratones knockout condicional, llamada Gys2tm1aWtsi se generó como parte del programa internacional Consorcio Knockout Mouse - un proyecto de mutagénesis de alto rendimiento para generar y distribuir los modelos animales de la enfermedad a los científicos interesados - en el Wellcome Trust Sanger Institute. Los machos y hembras se sometieron a una pantalla fenotípico estandarizado para determinar los efectos de la eliminación. Veinte seis pruebas se llevaron a cabo y se informaron dos fenotipos importantes. Homocigotos mutantes adultos de sexo masculino está representada intolerancia a la glucosa, mientras que las mujeres tenían una disminución significativa en los niveles circulantes de glucosa tal como se determina por la química clínica.